专利名称：离子束测量装置与方法
技术领域：
本发明是有关于一种可测量离子束特性的装置与方法，且特别是有关于一 种可执行法拉第筒与能量污染监测器功能的装置与方法。
背景技术：
法拉第筒(Faraday Cup)，或简称法拉第(Faraday)是以从地面对进入其中的 每一个正离子(positive ion)提取电子(electron)的方式来测量离子束(ion beam)电 流。法拉第磁场可避免外部的次要电子(secondary electrons)进入及防止所产生 的次要电子流出，因此可不受外来的充电粒子的影响，而能测量离子束本身的 电流。能量污染监测器(energy contamination monitor)可用来监测已变为中性 (neutral)的减速离子束(decelerated ion beam)中的离子。响应检测这种离子束的 中性行为，可将离子注入器(ion implanter)做适当调整，以在其注入晶圆片(wafer) 之前降低或完全消除。能量污染监测的细节已在还未定案的美国临时专利案第 60/544,029号中详细说明，且本文亦并入参考该案。配置在离子注入器的终端站(end station)的仪器(instrumentation)可用来测 量不同项目，包括测量施加至晶圆片的剂量(dose)、在整体离子束中的离子密 度分布、以及减速离子束的能量污染程度。为执行这些测量，终端站一般会包 括法拉第筒及能量污染监测器，因此会增加终端站的实际硬件架构与成本支 出。因此，需要一种可执行法拉第筒及能量污染监测器功能的装置及方法，以 降低离子注入器终端站的硬体架构及成本支出。发明内容本发明提供一种静电抑制型的法拉第筒与能量污染监测器的混合装置及 使用所述装置的相关方法。本发明的装置可选择性地测量离子束的两种特性，
例如测量减速离子束的电流及能量污染程度。根据本发明一方面，本发明提供 一种离子束测量装置。所述离子束测量装置包括用来接收离子束的光圈 (aperture);配置在光圈旁的负偏压电极(negatively biased electrode);配置在负 电压电极旁的正偏压电极(positively biased electrode);配置在正偏压电极旁的选 择偏压电极(selectively biased electrode);以及收集器(collector)。其中，选择偏 压电极可选择性地选定为负偏压或正偏压。根据本发明另一方面，本发明提供的可选择性地测量离子束的电流或能量污染程度的方法包括下列步骤提供具有可接收离子束的光圈的装置；提供配 置在光圈旁的负偏压电极；提供配置在负偏压电极旁的正偏压电极；提供配置 在正偏压电极旁的选择偏压电极，其中所述选择偏压电极可选择性地选定为负 偏压或正偏压；提供收集器；以及选择适用于选择偏压电极的负偏压来测量离 子束中的电流，并且选择适用于选择偏压电极的正偏压来测量离子束中的能量 污染程度。根据本发明再一方面，本发明提供的离子束测量装置包括用来接收离子 束的光圈；其中包含多个电极的测量装置，且所述电极可选择性地测量离子束 中的电流及能量污染程度的其中之一；以及收集器。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳 实施例，并配合附图，做详细说明如下。
图1绘示一个以法拉第筒模式运作的本发明的装置。图2绘示一个以能量污染监测模式运作的本发明的装置。
具体实施方式
请参考图1所示，装置8是以法拉第筒运作模式架构，其中正偏压电极30 是配置在两个负偏压电极20、 22之间。电极20、 22、 30—起构成用来测量离 子束电流的测量装置。当高能量离子50通过光圈10与每一个电极20、 30、 22， 并且撞击收集器40时，第一负偏压电极20会将低能量电子60排除在装置8 之外，且正偏压电极30会将低能量离子52排除在装置8之外。第二负偏压电
极22会抑制从收集器40射出的低能量电子62，并且将其保留在收集器40中。 在法拉第筒模式中，装置8可测量离子束70的电流。
更动第二负偏压电极22的偏压即产生如图2所示运作在能量污染监测模 式中的装置IOO。在此模式中，由施加至正偏压电极130、 132的正电位所提供 的电场会避免减速正离子150接近收集器140，而且第一及第二正偏压电极 130、 132会收集中性粒子从收集器140所释放的电子160。因此，在能量污染监测模式中，装置ioo可测量减速离子束no中的能量污染程度。
因此，借由选择性地将其中一个电极的偏压反向，可选择性地将本发明的 装置以图1的法拉第筒模式或图2的能量污染监测模式运作。本发明的电极包 括可选择性地测量离子束中的电流及能量污染程度的其中之一的一个测量装 置。此测量装置及其操作方法可替代在现有技艺中所用的两种或多种装置。举 例而言，本发明的装置及方法可用来取代在处理室(process chamber)后部的角度 测量筒(angle measurement cups)， 所述处理室例如为 Varian Semiconductor Equipment Associates公司的VIIStaHC处理室。此外，本发明的装置及方法还 可当成所述处理室的剂量监测筒(dose monitor cups)与能量污染监测器使用。因 此，单独使用本发明的装置及方法，即可提供目前高电流机器的剂量及品质管 理的不同装置所提供的三种工作角色。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善， 因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种离子束测量装置，包括光圈，用来接收离子束；负偏压电极，配置在所述光圈旁；正偏压电极，配置在所述负偏压电极旁；选择偏压电极，配置在所述正偏压电极旁；以及收集器，其中，所述选择偏压电极可选择性地为负偏压或正偏压。
2. 如权利要求1所述的离子束测量装置，其特征在于，当所述选择偏压电 极为负偏压时，所述离子束测量装置会测量所述离子束中的电流。
3. 如权利要求2所述的离子束测量装置，其特征在于，所述负偏压电极会 实质地将多个低能量电子排除在所述离子束测量装置之外。
4. 如权利要求2所述的离子束测量装置，其特征在于，所述正偏压电极会 实质地将多个低能量离子排除在所述离子束测量装置之外。
5. 如权利要求2所述的离子束测量装置，其特征在于，多个高能量离子会 撞击所述收集器。
6. 如权利要求2所述的离子束测量装置，其特征在于，所述选择偏压电极 会实质地抑制从所述收集器所射出的多个低能量电子，而所述低能量电子保留 在所述收集器中。
7. 如权利要求1所述的离子束测量装置，其特征在于，当所述选择偏压电 极为正偏压时，所述离子束测量装置会测量在所述离子束中的能量污染程度。
8. 如权利要求7所述的离子束测量装置，其特征在于，所述正偏压电极及 所述选择偏压电极的至少其中之一会实质地避免多个减速正离子接近所述收 集器。
9. 如权利要求7所述的离子束测量装置，其特征在于，多个高能量中性粒 子会撞击所述收集器。
10. 如权利要求7所述的离子束测量装置，其特征在于，所述正偏压电极及 所述选择偏压电极的至少其中之一会收集从所述收集器所释放的多个电子。
11. 如权利要求1所述的离子束测量装置，其特征在于，当所述选择偏压电 极为负偏压时，所述离子束测量装置会测量在所述离子束中的电流，而且当所 述选择偏压电极为正偏压时，所述离子束测量装置会测量在所述离子束中的能 量污染程度。
12. —种离子束的测量方法，可选择性地测量在离子束中的电流及能量污染 程度的其中之一，所述离子束的测量方法包括提供装置，且所述装置包括光圈，用来接收所述离子束； 负偏压电极，配置在所述光圈旁； 正偏压电极，配置在所述负偏压电极旁；选择偏压电极，配置在所述正偏压电极旁，其中所述选择偏压电极 可选择性地为负偏压或正偏压；以及 收集器；以及将所述选择偏压电极选择为负偏压来测量在所述离子束中的电流，并且将 所述选择偏压电极选择为正偏压来测量在所述离子束中的能量污染程度。
13. 如权利要求12所述的离子束的测量方法，其特征在于，当所述选择偏 压电极为负偏压时，所述负偏压电极会实质地将多个低能量电子排除在所述装 置之外。
14. 如权利要求12所述的离子束的测量方法，其特征在于，当所述选择偏 压电极为负偏压时，所述正偏压电极会实质地将多个低能量离子排除在所述装 置之外。
15. 如权利要求12所述的离子束的测量方法，其特征在于，当所述选择偏 压电极为负偏压时，多个高能量离子会撞击所述收集器。
16. 如权利要求12所述的离子束的测量方法，其特征在于，当所述选择偏 压电极为负偏压时，所述选择偏压电极会实质地抑制从所述收集器所射出的多 个低能量电子，而所述低能量电子保留在所述收集器中。
17. 如权利要求12所述的离子束的测量方法，其特征在于，当所述选择偏 压电极为正偏压时，所述正偏压电极及所述选择偏压电极的至少其中之一会实 质地避免多个减速正离子接近所述收集器。
18. 如权利要求12所述的离子束的测量方法，其特征在于，当所述选择偏 压电极为正偏压时，多个高能量中性粒子会撞击所述收集器。
19. 如权利要求12所述的离子束的测量方法，其特征在于，当所述选择偏压电极为正偏压时，所述正偏压电极及所述选择偏压电极的至少其中之一会收 集从所述收集器所释放的多个电子。
20. —种离子束测量装置，包括 光圈，用来接收离子束；测量装置，包括可选择性地测量在所述离子束中的电流及能量污染程度的 其中之一的多个电极；以及收集器。
全文摘要
本发明提供一种静电抑制型的法拉第筒与能量污染监测器的混合装置及使用所述装置的相关方法。本发明的装置可选择性地测量离子束的两种特性，例如测量减速离子束的电流及能量污染程度。根据本发明一方面，本发明提供的离子束测量装置包括用来接收离子束的光圈；配置在光圈旁的负偏压电极；配置在负电压电极旁的正偏压电极；配置在正偏压电极旁的选择偏压电极；以及收集器。其中，选择偏压电极可选择性地选定为负偏压或正偏压。
文档编号H01J37/244GK101120427SQ200680004939
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月16日 优先权日2005年2月16日
发明者安东尼·雷诺, 约瑟·C·欧尔森, 艾立克·赫尔曼森, 葛登·恩吉尔 申请人:瓦里安半导体设备公司